Федеральное агентство по образованию воронежский государственный промышленно-гуманитарный колледж
| Вид материала | Документы |
- Федеральная целевая программа "Развитие электронной компонентной базы и радиоэлектроники", 3538.74kb.
- Российской Федерации Федеральное агентство по образованию обнинский государственный, 130.31kb.
- Российской Федерации Федеральное агентство по образованию обнинский государственный, 84.76kb.
- Российской Федерации Федеральное агентство по образованию обнинский государственный, 90.77kb.
- Российской Федерации Федеральное агентство по образованию обнинский государственный, 77.01kb.
- Российской Федерации Федеральное агентство по образованию обнинский государственный, 81.87kb.
- На включение программы повышения квалификации педагогических и руководящих работников, 138.4kb.
- На включение программы повышения квалификации педагогических и руководящих работников, 241.5kb.
- Сверху вниз//Рособразование Федеральное агентство по образованию, 866.01kb.
- Федеральное агентство по образованию федеральное государственное учреждение среднего, 38.08kb.
1.2. Материнская плата и ее компоненты
Материнская плата (системная плата) – получила свое название от соответствующих английских слов «motherboard» и «system board». На ней устанавливаются все необходимые для работы компьютера устройства: центральный процессор, оперативная память, микросхема BIOS, обслуживающая логика и т. д. Применительно к материнским платам встречаются такие понятия, как форм-фактор и чипсет.
Форм-фактор характеризует физическую конструкцию материнской платы: габариты, расположение соединительных разъемов, способы питания. Он позволяет ввести различия между стандартами компьютера. Наиболее распространены форм-факторы AT, АТХ и BTX.
Чипсет – это набор микросхем составляющих «скелет» материнской платы. Функционально компоненты, входящие в состав чипсета, являются единой электронной схемой.
Обязательными компонентами любой материнской платы являются: чипсет, разъемы для подключения процессора, модулей оперативной памяти, жестких дисков, плат расширения, дисковода, а также различные вспомогательные элементы вроде стабилизатора напряжения, фильтрующих конденсаторов и т. д.
Для подключения к ней периферийных устройств (клавиатуры, мыши, жестких дисков) служат специальные схемы, которые оформляются в виде отдельных плат или располагаются на материнской плате. Они называются контроллерами. Отдельные платы (платы расширения) – подключаются к общей системе при помощи специальных разъемов на материнской плате, которые называются слотами, а к их внешним разъемам подключают внешние устройства. Внешние разъемы обычно называют портами ввода/вывода. Таким образом, все устройства подключаются к системной шине не напрямую, а посредством контроллеров.
Шина расширения – шина, предназначенная для подключения тех устройств, которые расширяют стандартные возможности компьютера, например, для подключения звуковой платы.
Порт ввода/вывода – представляет собой устройство сопряжения в архитектуре компьютера, через которое можно ввести данные из периферийного устройства или вывести их.
Контроллер ввода/вывода – устройство, которое обслуживает разнообразные внешние устройства, такие как принтер, клавиатура, мышь и т. п. Подключение их к системной шине осуществляется через порт. Различают параллельные и последовательные порты.
Параллельный порт позволяет передать за один рабочий такт, по крайней мере, один байт, поэтому все составляющие байта передаются одновременно, параллельно.
Последовательный порт содержит для передачи данных только одну пару проводников, и потому биты, составляющие сигнал, проходят через порт последовательно.
1.3. Понятие чипсета материнской платы
Чипсет служит для обеспечения обмена данными между центральным процессором и периферийными устройствами. Он позволяет организовать совместную работу самых разнообразных устройств, обладающих несовместимыми техническими параметрами.
Южный мост и северный мост – две самые главные части любого чипсета.
Северный мост (Northbridge) отвечает за работу с процессором, памятью и видеоадаптером. Северный мост определяет частоту системной шины, возможный тип оперативной памяти, ее максимальный объем и скорость обмена информацией с процессором.
Южный мост (Southbridge) – это микросхема, которая обеспечивает взаимодействие центрального процессора и жесткого диска, картами PCI, PCI–Express, интерфейсами IDE, SATA, USB и др. В отличие от северного моста, южный мост обычно не подключён напрямую к процессору (CPU).
От возможностей чипсета зависят следующие параметры персонального компьютера:
- тип и диапазон тактовых частот поддерживаемого процессора;
- максимальный объем кэш-памяти второго уровня, установленной на процессоре;
- максимальный объем кэшируемой основной памяти;
- тип, максимальный объем и количество поддерживаемых модулей памяти;
- поддерживаемая спецификация интерфейса АТА и многое другое.
Термин интегрированный чипсет означает наличие встроенных функций, которые обычно реализуются в виде плат расширения. Например, интегрированный звук или сетевой контроллер. Отличительная черта такого решения – значительное уменьшение производительности компьютера.
1.4. Шины расширения персонального компьютера
История шин расширения начинается с первого компьютера IBM PC и его единственной шины ISA.
В дальнейшем появляется ряд различных модификаций этой шины – EISA (Extended ISA) и VLB (VESA Local Bus).
Единственным способом реального повышения производительности стала разработка принципиально новой шины расширения. Работа в этом направлении привела к появлению шины PCI, а в дальнейшем шины для подключения видеоплат AGP (Accelerated Graphics Port). Последней появилась шина PCI–Express.
Тип слота шины несложно определить визуально: он имеет строго отличные размеры и цвет используемого пластика.
1.4.1. Шина ISA (Industry Standard Architecture)
Впервые шина ISA появилась на компьютерах IBM PC/XT
в 1981 г. Это 8-битная шина с тактовой частотой 4,77 МГц и скоростью передачи данных 4,77 МБ/с. Разъём состоит (рис. 1.1) из 62 контактов, из них: 8 – для данных, 20 – линии адреса, 6 – для прерываний от IRQ2 до IRQ7.
Рис. 1.1. Возможное расположение разъемов ISA/EISA
относительно разъемов шин PCI и AGP
В 1984 г. шина была усовершенствована и стала передавать 16 бит данных за такт, тактовая частота увеличена до 8 МГц, размер адресуемой памяти – с 4 до 16 МБ. Разъём увеличен на 36 контактов, при этом он совместим с 8-битными картами расширения, под данные теперь отводится 16, под адрес – 24 и под прерывания – 11 линий шины. Шина снята с производства в 1999 г.
Особенностью этой шины является простота ее работы, что позволяет самостоятельно создавать нестандартные устройства и смело использовать их в составе персонального компьютера.
Технические характеристики:
– рабочая частота – 8,33 МГц;
– разрядность – 8 или 16 бит.
Конструктивно шина выполнена в виде 1–2 щелевых разъемов, каждый из которых разделен на две части. Первая часть (расположенная ближе к краю материнской платы) является
8-битной частью (62 контакта), а вторая представляет собой
16-битное расширение шины (36 контактов).
Для изготовления шины ISA обычно применяется черный пластик.
1.4.2. Шина PCI (Peripheral Component Interconnect)
В 1992 г. фирмой «Intel» создается первая версия шины PCI Она имела тактовую частоту 33 МГц, могла быть 32- или 64-битной, а устройства работали с сигналами в 5 или 3,3 В. Теоретически пропускная способность шины 133 Мбайт/с, однако реально она составляла около 80 Мбайт/с.
Спецификации PCI
| Спецификация PCI | Дата выпуска | Основные изменения |
| PCI 1.0 | Июнь 1992 г. | Оригинальная 32/64-разрядная спецификация |
| PCI 2.0 | Апрель 1993 г. | Определенные соединители и платы расширения |
| PCI 2.1 | Июнь 1995 г. | Рабочая частота 66 МГц, порядок групповых операций, изменение времени задержек |
| PCI 2.2 | Январь 1999 г. | Управление режимом электропитания, механические изменения |
| PCI–X | Сентябрь 1999 г. | Рабочая частота 133 МГц, дополнение к спецификации 2.2 |
| Mini-PCI | Ноябрь 1999 г. | Уменьшенный форм-фактор плат, дополнение к спецификации 2.2 |
| PCI 2.3 | Март 2002 г. | Напряжение 3,3 В, предназначена для низкопрофильных плат расширения |
В 1995 г. появляется версия PCI 2.1 (ещё одно название – «параллельная шина PCI»), которая обеспечила передачу данных с частотой 66 МГц и максимальную скорость передачи в 533 МБ/с (для 64-битного варианта с частотой 66 МГц). Кроме того, эта шина уже была поддержана на уровне ОС Windows 95 (технология Plug and Play).
Plug and Play – технология, предназначенная для быстрого определения и конфигурирования устройств в компьютере. Разработана фирмой Microsoft при содействии других компаний.
Технические характеристики:
– рабочая частота – 33,3 или 66,6 МГц;
– разрядность – 32 или 64 бит;
– пропускная способность – 133 Мбайт/с (стандартная), 266 Мбайт/с (частота 66 МГц) и 533 Мбайт/с (64–бит, 66 МГц).
Действующая в настоящее время спецификация шины PCI 2.3 поддерживает платы расширения с напряжениями питания как
3,3 В, так и 5 В. Тип платы при этом определяется расположением ключей.
Для изготовления разъемов шины РСI используется белый пластик.
1.4.3. Шина AGP (Accelerated Graphics Port)
В 1997 г. компанией «Intel»,была разработана 32-битная системная шина для видеокарты. Она появилась одновременно с чипсетами для процессора Intel Pentium II. Основной задачей разработчиков было увеличение производительности и уменьшение стоимости видеокарты за счёт уменьшения количества встроенной видеопамяти.
Шины AGP (рис. 1.2) напрямую подключены к блоку управления основной памятью. Такой подход позволил организовать быстрое переключение доступа к памяти между центральным процессором и видеосистемой.
Рис. 1.2. Разъемы AGP 1x/2x, AGP 4x и AGP Pro
в сравнении друг с другом
Технические характеристики:
– рабочая частота – 66,6 МГц;
– разрядность шины – 64 бит;
– пропускная способность в зависимости от режима работы: 266 (1х), 533 (2х) или 1066 (4х), 2133 (8х) Мбайт/с (данные от видеоплаты на системную шину передаются со скоростью 533 Мбайт/с).
Для изготовления разъема шины AGP используется пластик коричневого цвета.
1.4.4. Шина PCI–E (PCI Express)
Разработана компанией PCI–SIG в 2002 г. Пришла на смену шине AGP. В отличие от шины PCI, использовавшей для передачи данных общую шину, PCI Express (рис. 1.4.3) в общем случае является пакетной сетью с топологией типа «звезда».
Устройства PCI Express взаимодействуют через среду, образованную коммутаторами, при этом каждое устройство напрямую связано соединением типа «точка – точка» с коммутатором.
Рис. 1.3. Разъемы PCI–Express
Кроме того, шиной PCI Express поддерживается:
- горячая замена карт;
- гарантированная полоса пропускания (QoS);
- управление энергопотреблением;
- контроль целостности передаваемых данных.
Шина PCI Express х16 используется для подключения современных видеоплат.
Технические характеристики:
– рабочая частота – 2500 МГц;
– разрядность шины – 64 бит;
– пропускная способность – до 16 Гбайт/с (PCI Express х16) и до 32 Гбайт/с (PCI Express х32).
Для изготовления разъема шины используется пластик коричневого цвета.